Resonancias de red quirales en matrices periódicas de 2.5 dimensiones con celdas unitarias aquirales
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Las estructuras quirales son como nuestras manos -una es la imagen en el espejo de la otra y no las podemos solapar por simples rotaciones- y tienen mucha importancia en ciencia porque sus enantiómeros (cada “mano”) suelen tener propiedades muy distintas. Por ejemplo, en fármacos, un enantiómero pude tener un efecto beneficioso mientras que el otro puede ser completamente tóxico
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Este estudio servirá para detectar esa quiralidad con una estructura fotónica de unos pocos cientos de nanómetros de espesor.
El equipo de nanofotónica teórica liderado por nuestro compañero Alejandro Manjavacas se dedica a estudiar nuevos fenómenos físicos que surgen al hacer interactuar la luz con nanoestructuras. En el trabajo que acaban de presentar, han diseñado y estudiado matrices periódicas de nanoestructuras capaces de diferenciar la quiralidad de los fotones, gracias a que dichas matrices responden de manera diferente a la luz cuyo campo eléctrico gira a derechas frente a la que gira a izquierdas. Esto lo han conseguido sin utilizar elementos quirales en la matriz. Los científicos esperan que su descubrimiento ayude a desarrollar nuevos métodos para detectar y manipular moléculas quirales («diestras» o «zurdas»), lo que puede ser muy útil en medicina y química.
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Resonancia de red
Las matrices periódicas de nanoestructuras metálicas utilizadas en este trabajo han sido el foco de una importante investigación en los últimos años debido a sus modos electromagnéticos colectivos, conocidos como resonancias de red, que hemos explicado en esta noticia. Gracias a sus excepcionales propiedades ópticas, estos sistemas han dado lugar a una amplia gama de aplicaciones, incluidos biosensores, filtros de color, dispositivos emisores de luz.
Matrices de 2.5 dimensiones
En el pasado se han estudiado matrices periódicas construidas a partir de nanoestructuras quirales. En este proyecto, por el contrario, los científicos del Instituto de Óptica han desarrollado una matriz con periodicidad bidimiensional de esferas nanométricas dispuestas en posiciones fuera del plano de la matriz. Esta configuración justifica el nombre de matriz de 2.5 dimensiones. “Hemos demostrado que estos sistemas soportan resonancias de red con respuestas quirales casi perfectas y factores de calidad muy grandes, a pesar de la aquiralidad de la celda unitaria”, señala Luis Cerdán, primer autor del trabajo.
Con este estudio los autores han proporcionado un marco teórico para describir la respuesta óptica de este tipo de nanoestructuras. Sus resultados abren una nueva vía para obtener resonancias de red quirales en matrices periódicas con celdas unitarias aquirales, además de proporcionar información fundamental sobre la física subyacente de estos sistemas.
Comunicación IO-CSIC
cultura.io@io.cfmac.csic.es
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